Расчет буронабивной сваи пример

Прежде чем приступать к проектированию и тем более строительству свайного фундамента, необходимо пройти ряд подготовительных этапов, заключающих в себе изыскания и расчеты различного типа. Результатом правильно проведенных предварительных мероприятий будет прочный, экономичный, и, главное, надежный фундамент. Одной из ключевых характеристик, влияющих на рентабельность того или иного типа свай, являются геометрические параметры свайных колонн.

Верно определить размеры поперечного сечения, глубину заложения, количество скважин и другие параметры, значит построить надежное основание для будущего здания.

Типология буронабивных свайных фундаментов

Буронабивные свайные фундаменты — это одна из немногих конструкций, не поддающихся строгой классификации. Типовые размеры, представленные в различных сортаментах, сводах правил и государственных стандартах, являются лишь приблизительными рекомендациями. Тогда как серийно производимые изделия должны пройти ряд строгих проверок на соответствие стандартам качества, буронабивные сваи практически невозможно испытать, поскольку изготавливаются они в полевых условиях и закладываются прямо в грунт.

Бетонируемые непосредственно на строительном участке, буронабивные сваи отличаются высокими показателями прочности, вычислить которые можно только эмпирически. Испытания, проводимые на опытных образцах, показывают работу исключительно данных экспериментальных изделий. Поскольку условия изготовления, такие как тип грунта, уровень грунтовых вод, водонасыщенность рабочего слоя почвы, характеристики использованных арматуры и бетона, невозможно предугадать.Все имеющиеся прочностные и геометрические данные приблизительны и представлены только в качестве примера.

Для типизации буронабивных свай используют деление по геометрическим признакам и технологическим особенностям производства и эксплуатации. СНиП 2.02.03-85 является актуализированной версий свода строительных норм и правил от 1983 года и предлагает классифицировать буронабивные сваи по способу изготовления следующим образом:

• Буронабивные сплошного сечения:
• с уширениями и без них;
• без крепления стенок;
• с укреплением боковых стенок скважин глиняным раствором или обсадными трубами (при дислокации свайной колонны ниже уровня грунтовых вод)
• Буронабивные с применением технологии непрерывного полого шнека; Береты – буровые, изготовляемые с помощью плоского грейфера или грунтовой фрезы;
• Буронабивные с камуфлетной пятой, устраиваемые с последующим образованием уширения с помощью взрыва (в том числе и электрохимического).

От способа изготовления свайных столбов зависит их окончательная стоимость и, главное, максимальные и минимальные размеры свайных колонн. Важно учитывать разновидность буронабивных свай до начала строительства, поскольку различные технологии производства предполагают разный набор специализированного оборудования, а также допустимые габариты скважин.

Предварительная подготовка к расчету

Определенные геометрические характеристики свайного столба это не просто прихоть подрядчика и проектировщика, а потребность, обусловленная необходимостью подобрать наиболее рациональный объем фундамента, способный не только выдержать предполагаемую нагрузку будущего здания, но и сэкономить бюджет заказчика. В каждом отдельно взятом случае перед определением размеров и устройством фундамента необходимо проводить ряд следующих исследований и изысканий:

• геологическая разведка местности – бурение контрольных скважин в стратегических точках участка для определения типа и величины грунтовых напластований, несущей способности грунта и прочих характеристик основания;
• гидрогеологические изыскания – определение уровня грунтовых вод, водонасыщенности грунта;
• расчет общей массы здания и определение предельной расчетной нагрузки на погонный метр фундаментной плиты;
• окончательный расчет геометрических параметров буронабивной сваи и необходимого количества свай выбранного сечения.

Результатом расчета будет сводная таблица размеров свайных колонн, и схема наиболее рационального фундамента с учетом выбранного типа буронабивных свай. Расчет размеров свай можно доверить проектному отделу строительной фирмы или провести самостоятельно. Не рекомендуется использование данных геологической разведки, полученных на соседствующих земельных наделах. Информацию о глубине промерзания грунта можно найти в СП 22.13330.2011.

Расчет свайного поля

После проведения геологических изысканий можно приступать к расчету свайного поля. Учитывая тип грунта, а также расположение уровня грунтовых вод, можно составить представление о предположительной глубине заложения скважин. В расположенной ниже таблице приведены примерные рекомендации глубин заложения в слабо просадочные грунты скважин, безопасных при указанных условиях:

Влажные, просадочные, высокопучинистые и другие ненадежные типы грунтовых оснований не рекомендуется использовать для устройства в них буронабивных свай.

Грунты с уровнем подземных вод выше, чем 1000 мм, считаются водонасыщенными и устройство свайных фундаментов на таких основаниях строго противопоказано технологией. Высокий уровень грунтовых вод можно понизить, проведя мероприятия по осушению, прокладке дренажных стоков и проч. Надежными слабо-пучинистыми грунтами считают те, в которых УГВ ниже глубины промерзания не менее чем на 1 метр.

Данные, приведенные в таблице, помогут составить общее представление о зависимости глубины заложения свайной колонны от характеристик грунта. Для получения более точных и надежных показателей следует провести несложный математический расчет. Принцип расчета состоит в принятии за эталон одного из показателей (например, диаметра) и расчета остальных, исходя из этих данных. Методом сравнения выбирают наиболее подходящую конфигурацию свай, из которых впоследствии формируют свайное поле.

Расчет длины висячих свай

Свайные столбы, не опирающиеся на несущий слой грунта, считают висячими. Это означает, что основную нагрузку воспринимают боковые стенки скважины,а не опорный слой грунта. Такие фундаменты предпочтительно устанавливать в районах с глубоким расположением каменистого слоя. Несущая способность таких свай не отличается от стоек аналогичного диаметра.

Если вам доступны данные геологии местности, а также тип грунта подходит для устройства буронабивных висячих свайных колонн, можно приступать к вычислению длины. Предполагаемая схема расчета выглядит следующим образом:

• Принимаем некую среднюю ширину поперечного сечения сваи n=60 мм.
• Рассчитываем нагрузку дома на погонный метр фундаментной плиты:

Чтобы рассчитать нагрузку на погонный метр фундамента, нужно общую нагрузку разделить на периметр. Посчитать общую нагрузку дома можно в соответствии с указаниями СНиП 2.02.01-83* или СП 22.13330.2011 – в соответствующих разделах можно найти алгоритм расчета, необходимые значения коэффициентов ветровой и снеговой нагрузки и другую необходимую информацию.

Полученное значение в кг/м и будет искомой величиной. Средняя масса одноэтажного кирпичного дома 50 тонн. Следовательно, для дома с периметром 20 метров (10×10) нагрузка на погонный метр составит 2500 кг/м.

• Принимаем шаг колонн не менее трех диаметров и не более двух метров – для выбранного диаметра подойдет шаг 1,5 метра. Общее количество свай будет равняться 13.
• Рассчитываем нагрузку на одну сваю: для этого разделим на величину шага свай нагрузку, воспринимаемую погонным метром фундамента. Получим значение приблизительно равное 1700 кг/м.Такой необходимый предел прочности необходимо заложить в одну сваю.
• Для сваи площадью сечения 0,28 м2 такое значение прочности будет равняться:

F=R∙A+u∙Eycf∙fi∙hi;

Где F – несущая способность; R–сопротивление грунта, формулу расчета которого можно найти в СНиП 2.02.01-83*; А – площадь сечения сваи; Eycf,fi и hi– коэффициенты из того же СНиП; u–периметр сечения сваи, разделенный на длину.

Для рассматриваемой в примере сваи двухметровой длины предельная нагрузка в глинистом грунте будет равняться 32,3 тонны, что позволяет уменьшить количество свай за счет увеличения шага свайных колонн, или уменьшить площадь сечения каждой отдельно взятой сваи, что позволит сэкономить средства, затраченные на бетонирование скважин.

Глубина таких свай будет зависеть исключительно от характеристик верхнего слоя грунта, относительного уровня расположения грунтовых вод и глубины промерзания. Следует также учитывать данные о промерзании грунтов и положении уровня грунтовых вод. Подробные примеры расчета глубины заложения висячих свай приведены в СНиП 2.02.01-83* в разделе 2 пункт 5 или в СП 50.102-2003.

Расчет длины стоек

Буронабивные сваи повышенной глубины заложения могут работать как стойки. И хотя обычно буровые типы являются висячими, встречаются конструкции с опиранием на твердый слой грунта. Расчет длины таких свай следует производить с учетом глубины расположения прочного несущего пласта.

Рекомендуем производить расчеты вручную или обратиться к специалистам.

В сети Интернет есть масса сервисов для автоматического расчета размеров и количества буронабивных свай. Использование таких сервисов накладывает определенный риск на пользователя, поскольку алгоритм не всегда учитывает все необходимые параметры, а владельцы программного обеспечения не несут ответственности за полученный результат.

Все сопутствующие вычисления несущей способности и геометрии сваи производятся в соответствии с технологией расчета свай-стоек и схожи с приведенным ранее примером. Дополнительную информацию о проведении расчета можно получить в вышеуказанных документах.

Зависимость диаметра сваи от типа монтажа

Площадь поперечного сечения буронабивной сваи соответствует площади скважного отверстия с поправкой на пластичность грунта. Форма замоноличиваемых свай близка к идеально цилиндрической, хотя и имеет незначительные уширения вследствие непроизвольного бокового продавливания бетонной смесью слабых мест грунта. Также в процессе заливки бетонной смеси путем увеличения подающего напора могут быть созданы умышленные уширения тела сваи для придания дополнительной прочности. Особенно актуальны такие действия для висячих свай.

Помимо всего прочего, средний диаметр буронабивной сваи определяется исходя не только из расчетных показателей, но и из возможностей оборудования, предназначенного для устройства того или иного типа свай. Примерные значения диаметров в зависимости от конструктивных особенностей установки:

Устройство баретов предполагается при наличии высокопучинистых нестабильных грунтов. Делать такой фундамент для среднестатистического основания нерационально. Конструкция бура предполагает устройство только скважин диаметром либо 300 мм, либо 400 мм.

Шаг диаметров определяется набором буров, используемых для устройства скважин того или иного типа. Конструктивные особенности каждой из разновидностей буровых установок не позволяют устраивать скважины большего или меньшего диаметра, чем те, что указаны в спецификациях на проведение работ. Ознакомиться с рабочими параметрами буровых установок можно у поставщика или арендодателя.

Дополнительные рекомендации

При устройстве свайного поля и определении размеров свайных колонн следует учитывать рекомендуемый шаг свай, от которого будет зависеть частотность скважин и распределение нагрузки. Посмотрите видео, по правильному монтажу свай:

Для равномерного распределения давления массы будущего здания на фундаментную плиту, необходимо соблюдать следующие правила:

• максимальное расстояние между буронабивными сваями не должно превышать двух метров;
• минимальный шаг свайных колонн должен находиться в пределах трех-четырех диаметров свай – в целях предотвращения обрушения стенок соседствующих скважин в сыпучих грунтах нужно увеличить минимальный предел;
• компоновку свайного поля следует производить с учетом расположения свай в угловых точках фундамента;
• по результатам расчета геометрических характеристик, после компоновки, общее количество свай должно соответствовать рекомендательным шаговым значениям – в случае превышения максимального шага свай следует увеличить количество скважин и уменьшить диаметр свай до предельно возможного;
• максимальные и минимальные размеры диаметров скважин не должны превышать допустимые для выбранного типа монтажа.

Соблюдая данные рекомендации, можно спроектировать наиболее эффективный и рациональный фундамент, не беспокоясь о его надежности. При необходимости следует обратиться за помощью к специалистам, но все расчеты можно произвести самостоятельно, без особого труда.

онлайн калькулятор, какое количество свай нужно, необходимая несущая способностьи подробный монтаж

Фундамент выполняет важную и ответственную функцию, не допускающую никаких сомнений в возможностях или надежности основания.

В этом отношении свайные опорные конструкции позволяют получить полноценный вариант решения проблемы без опасности просадок или деформаций, которые возможны у традиционных видов фундамента.

Особенно ярко эта способность проявляется в сложных условиях, на слабонесущих или обводненных грунтах, торфяниках.

Если традиционные основания базируются на верхних, неустойчивых слоях грунта, то сваи опираются на плотные горизонты, расположенные на значительном расстоянии от поверхности.

Единственной задачей, встающей перед проектировщиком, является грамотный и корректный расчет опорной конструкции.

Содержание статьи

Какие параметры нужно рассчитать для правильного выбора свайного фундамента

Параметры, необходимые для обоснованного выбора свайного фундамента, можно разделить на две группы:

• Измеряемые.
• Расчетные.

К измеряемым могут быть причислены все свойства грунта на данном участке:

• Состав слоев.
• Уровень залегания грунтовых вод.
• Особенности гидрогеологии, возможность сезонного подтопления, подъемы и понижения водоносных горизонтов.
• Глубина залегания и состав плотных слоев.

К расчетным параметрам относятся:

• Величина нагрузки на основание.
• Несущая способность опоры.
• Схема расположения стволов.
• Параметры свай и ростверка.

Указаны только самые общие параметры, в ходе создания проекта нередко приходится рассчитывать большое количество дополнительных позиций.

ВАЖНО!

Расчет фундамента — ответственная и очень сложная задача. Ее решение можно поручить только грамотному и опытному специалисту, имеющему соответствующую профессиональную подготовку и квалификацию. Кроме того, заказ на выполнение расчета должен быть оформлен официальным порядком, чтобы проектировщик нес полную ответственность за результат своих действий. Проект, составленный неформальным порядком, может стать приговором как самой постройке, так и людям, проживающим в ней.

Расчет с помощью онлайн-калькулятора

Тип грунта определяется по результатам бурения пробной скважины. Она имеет глубину до появления контакта с плотными слоями, или до момента погружения на достаточную глубину для установки висячих свай.

Некоторую информацию можно получить в местном геологоразведочном управлении, но она будет усредненной и не сможет дать максимально полные данные о качестве и параметрах грунта на данном участке.

Участок способен иметь специфические инженерно-геологические условия, не свойственные данному региону в целом, поэтому всегда следует производить специализированный геологический анализ.

Глубина промерзания грунта — табличное значение, которое находят в приложениях СНиП.

Существует специальная карта, на которой все регионы России разделены на специальные зоны, обладающие соответствующей глубиной промерзания.

Тем не менее, в действующем ныне СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений» имеется методика специализированного расчета глубины промерзания, производимого по теплотехническим показателям грунта и самого здания.

Как найти нагрузку на основание

Нагрузка на фундамент определяется как суммарный вес постройки и всех дополнительных элементов:

• Стены дома.
• Перекрытия.
• Стропильная система и кровля.
• Наружная обшивка, утеплитель.
• Эксплуатационная нагрузка (вес мебели, бытовой техники, прочего имущества).
• Вес людей и животных.
• Снеговая и ветровая нагрузка.

Производится последовательный подсчет всех слагаемых, после чего вычисляется общая сумма. Затем необходимо увеличить ее на величину коэффициента прочности.

Необходимо решить, возможны ли какие-либо дополнительные пристройки или дополнения, увеличивающие вес дома и изменяющие величину нагрузки на основание. Если подобные изменения входят в планы, лучше сразу заложить их в несущую способность фундамента, чтобы упростить себе задачу в будущем.

От каких факторов зависит шаг?

Минимальным расстоянием между двумя соседними винтовыми сваями является двойной диаметр лопасти.

Максимум ограничивается несущей способностью опор и жесткостью ростверка, испытывающего нагрузку от веса дома.

Каждый пролет между опорами можно рассматривать как балку, жестко закрепленную с двух концов.

Тогда величину нагрузки необходимо рассчитать таким образом, чтобы балка не была деформирована или разрушена, а прогиб в центральной точке не превышал допустимых значений.

На практике обычно поступают проще — на основании многочисленных расчетов и эксплуатационных наблюдений выведено максимальное расстояние между соседними сваями, равное 3 (иногда — 3,5) м.

Эту величину считают критической, если по несущей способности опор получаются пролеты больше 3 м, то добавляют 1 или несколько свай для уменьшения шага.

Пример вычисления необходимого количества опор

Для простоты примем общий вес дома со всеми нагрузками равным 30 т. Это приблизительно соответствует весу одноэтажного брусового дома 6 : 4 м, расположенного в средней полосе со снеговой нагрузкой до 180 кг/м2.

Определяется несущая способность одной сваи. Площадь опоры (лопасти) при диаметре 0,3 м составит 0,7 м2. (700 см2). Несущая способность грунта обычно принимается равной среднему арифметическому от значений всех слоев, встречающихся на участке. Допустим, она выражается в 3-4 кг/см2. Тогда каждая свая сможет нести 2,1-2,8 т.

Получается, что для дома в 30 т надо использовать 11-15 свай. Помня о необходимости иметь запас прочности, принимаем максимальное значение. Схему размещения можно принять как свайное поле из 3 рядов по 5 свай в каждом.

Глубину погружения и, соответственно, длину свай принимаем равной глубине залегания плотных грунтовых слоев.

Она определяется практически, методом пробного погружения сваи или бурением скважины.

Пример расчета буронабивной основы

Прежде всего следует вычислить несущую способность одной сваи. Для примера возьмем наиболее распространенный вариант — диаметр скважины 30 см, несущая способность грунта составляет 4 кг/см2. По таблицам СНиП определяем, что несущая способность на песках средней плотности составит около 2,5 т.

Затем производится подсчет общего веса дома. Он делается по обычной методике, но к нему понадобится прибавить вес ростверка, для чего следует вычислить объем ленты и умножить его на удельный вес бетона.

После этого нагрузку на сваи делят на несущую способность единицы и округляют до большего целого значения. Это — количество буронабивных свай, необходимое для дома заданного веса, выстроенного в заданных условиях.

Даже состав грунта редко соответствует лабораторным показателям из-за различных примесей, включений или прочих напластований, изменяющих все параметры.

Поэтому в любом случае надо делать запас прочности, превышающий обычные коэффициенты, заложенные в формулы. Рекомендуется увеличивать его на 10-15%.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Необходимо помнить, что все расчеты производятся по формулам, не учитывающим реальной обстановки на участке.

Основные схемы размещения

Существует несколько разновидностей схем расположения свай:

• Свайное поле.
• Свайный куст.
• Свайная полоса.

Свайное поле представляет собой участок с равномерно распределенными по всей площади опорами.

Используется для жилых или вспомогательных построек, обладающих подходящим весом, этажностью и материалом для использования винтовых свай. Свайные кусты применяются для создания опорной конструкции под точечные объекты — вышки электропередач или мобильной связи, колонны, трубы котельных и т.п.

Свайные полосы служат фундаментом для линейных сооружений — ограждений, заборов, набережных и т.п.

При проектировании схемы расстановки опор учитывается конфигурация, геометрические и функциональные особенности всех элементов сооружения. Нередко используются смешанные, или комбинированные схемы расположения свай, когда совместно со свайным полем наблюдаются участки с кустами и полосами.

Необходимо учитывать, что минимальное расстояние между соседними сваями не должно превышать 2 диаметра, а между соседними рядами — 3 диаметра режущих лопастей. Это важно, так как при погружении грунт теряет свою плотность, на восстановление которой уходит большое количество времени.

Как правильно рассчитать шаг

Расчет шага производится в зависимости от схемы размещения свай и от конфигурации постройки.

Если известно общее количество, опоры расставляются по выбранной схеме — сначала по углам, затем заполняются наиболее нагруженные линии, расположенные под несущими стенами, после чего расставляют оставшиеся сваи по площади комнат для поддержки лаг перекрытий.

Задаче проектировщика является обеспечение максимальной жесткости ростверка, установка опор в точках максимальных нагрузок и равномерное распределение веса дома между остальными стволами.

Для построек обычного типа распределение свай проблемы не вызывает, намного сложнее расстановка опор на сооружениях сложной конфигурации с неравномерным распределением массы элементов.

В таких ситуациях сначала размещают кусты свай под наиболее нагруженными точками, после чего размещают остальные опоры.

ВАЖНО!

В любом случае, необходимо соблюдать минимальные расстояния между соседними опорами, чтобы не снизить удельное сопротивление грунта. В противном случае несущая способность фундамента в данных точках окажется значительно ниже расчетной, что приведет к деформациям или разрушению ростверка и стен постройки.

Оптимальное расстояние

Оптимальное расстояние между сваями — это абстрактное понятие, не имеющее реального числового выражения.

Некоторые источники приводят вполне конкретные значения, но они вызывают больше сомнений, чем полезной информации.

Прежде всего, необходимо учесть нагрузку на каждую опору, которая должна быть меньше предельно допустимых величин.

Кроме этого, необходимо обеспечить такую длину пролетов между сваями, чтобы балки ростверка сохраняли неподвижность и не прогибались.

В этом отношении оптимальное расстояние определяется материалом и размерами ростверка, величиной нагрузки и прочими факторами воздействия.

Поэтому общего оптимального значения расстояния между сваями нет и не может быть. Это величина расчетная, зависит от многих факторов и в каждом конкретном случае имеет собственное значение.

Пример нахождения размеров ростверка

Рассмотрим порядок расчета железобетонного ростверка. Ширина ленты должна быть равна толщине стен.

Если стены дома в 1,5 кирпича, то ширина стен составит 38 см. Такой же будет и ширина ростверка.

Высота ленты при такой ширине должна составить 50 см — это обеспечит необходимую жесткость на прогиб.

Арматурный каркас Будет состоять из двух горизонтальных решеток по 2 стержня 12 мм.

Общий объем бетона, необходимого для отливки, составит 0,5 · 0,38 · 30 м (общая длина ростверка) = 5,7 м3.

Учитывая возможность непроизводительных потерь, лучше заказывать 6 м3 готового бетона марки М200 и выше, или изготовить его самостоятельно прямо на площадке.

Полезное видео

В данном разделе вы сможете ознакомиться с пособием по расчету свайно-ростверкового, плитно-свайного, а также свайно-ленточного фундамента:

Заключение

Большинство пользователей не производит расчет фундамента, так как это слишком сложная и ответственная задача.

Чаще всего для этого привлекают опытных специалистов.

Как минимум, используются онлайн-калькуляторы, позволяющие получить нужные данные быстро и совершенно бесплатно.

Кроме того, такие ресурсы позволяют найти необходимое количество всех материалов и нередко даже рассчитывают их стоимость для монтажа.

Следует учитывать, что всецело полагаться на качество подсчета при помощи неизвестного алгоритма опасно, надо хотя бы продублировать расчет на другом, подобном ресурсе.

В целом, самостоятельный расчет можно производить только для вспомогательных или хозяйственных построек, чтобы не слишком рисковать своим имуществом, здоровьем и жизнью людей.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

% PDF-1.5 % 2466 0 obj> endobj xref 2466 55 0000000016 00000 н. 0000013188 00000 п. 0000013424 00000 п. 0000013469 00000 п. 0000013601 00000 п. 0000013635 00000 п. 0000013876 00000 п. 0000013904 00000 п. 0000014418 00000 п. 0000014822 00000 п. 0000015228 00000 п. 0000015266 00000 п. 0000015374 00000 п. 0000018044 00000 п. 0000122480 00000 н. 0000122559 00000 н. 0000122633 00000 н. 0000122714 00000 н. 0000122798 00000 н. 0000122843 00000 н. 0000122938 00000 н. 0000122983 00000 н. 0000123101 00000 п. 0000123146 00000 н. 0000123277 00000 н. 0000123322 00000 н. 0000123446 00000 н. 0000123491 00000 н. 0000123614 00000 н. 0000123659 00000 н. 0000123816 00000 н. 0000123861 00000 н. 0000124024 00000 н. 0000124069 00000 н. 0000124201 00000 н. 0000124245 00000 н. 0000124396 00000 н. 0000124440 00000 н. 0000124563 00000 н. 0000124607 00000 н. 0000124715 00000 н. 0000124759 00000 н. 0000124886 00000 н. 0000124930 00000 н. 0000125039 00000 н. 0000125083 00000 н. 0000125192 00000 н. 0000125236 00000 н. 0000125329 00000 н. 0000125372 00000 н. 0000125466 00000 н. 0000125508 00000 н. 0000125598 00000 п. 0000125640 00000 н. 0000001396 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 2520 0 obj> поток х | [S

- 2727 слов

A. ДАННЫЕ РАЗМЕРОВ
Fx Fy ht =

ℓp = 0,55 0,5

htb = htbe = h = 1,1

0,4 btb = 0,15 0,2

hw = hfp = 0,4

10

Lp = 10,9

Размер входных данных1

B. ДАННЫЕ ПО БЕТОНУ
Прочность на сжатие для сваи Прочность на сжатие сваи Плотность бетона Вес каждой сваи Допустимая сила натяжения сваи Глубина водного столба от поверхности земли Толщина бетонного покрытия

f'c pilecap f'c pile γc
Wpl Qall tens hw d '

= = = = =
=

225 225 2,40 3,287 10 5

кг / см2 кг / см2 тонна / м3 тонна м см

ГВт не встречается =

C. ДАННЫЕ О РЕАКЦИИ
Реакция опоры горизонтально в направлении X Реакция опоры горизонтальна в направлении Y Опора Вертикальная сила сжатия Опора Вертикальная сила подъема Момент Реакция в направлении X Момент Реакция в направлении Y Fx Fy Fzc Fzu Mrx Mry

= = = = = =

4.215 4,272 64,246 58,870 0,096 0,094

тонна тонна тонна тонна м

D. ДАННЫЕ ПО ПОЧВЕ
Для однослойного: плотность сухой почвы Плотность воды Угол внутреннего трения почвы для многослойного слоя -> См. Размер Входные данные Сопротивление конической точке на глубине -12,0 м Коэффициент сопротивления основания (для глубокого фундамента) Общее боковое трение до глубины -12,0 м Коэффициент сопротивления вала

γs γw θ qc
Сбр

= = = = = = =

1,50 1,00 25 30 3,0 632 5,0

т / м3 т / м3
град

кг / см2 кг / см

Tf
ССР

Е.ДАННЫЕ ПО УСИЛЕНИЮ
Предел текучести Стальной арматуры Коэффициент снижения прочности Диаметр стального стержня для свайной арматуры Диаметр стальной хомуты Диаметр стальной спирали

fy

φ
Drebar Østirrup Øspirral

= = = = =

3900 0,8 16 10 8

кг / см2 мм мм мм

II. АНАЛИЗ И ВЫХОДНЫЕ ДАННЫЕ

A. НАГРУЗКИ НА СВАЙ И ВМЕСТИМОСТЬ ПОДШИПНИКА
Ширина PileCap, Bpc = (m-1) a + 2 * 1.5D Длина PileCap, Lpc = (n-1) a + 2 * 1.5D Макс. Расстояние сваи в X от заглушки cg, Xmax (м) = a (м-1) / 2 Расстояние между сваей № (м-1) в X от заглушки cg, X (м-1) = a [{(м -1) / 2} -1] Расстояние № сваи (м-2) в X от крышки сваи cg, X (м-2) = a [{(м-1) / 2} -2] Расстояние № сваи . (м-3) в X от заглушки cg, X (м-3) = a [{(m-1) / 2} -3] Расстояние № сваи (м-4) в X от заглушки cg, X (m-4) = a [{(m-1) / 2} -4] Макс. Расстояние сваи по оси Y от заглушки cg, Ymax (n) = b (n-1) / 2 Расстояние сваи № (n-1) по оси Y от заглушки cg, Y (n-1) = b [{( n-1) / 2} -1] Расстояние № сваи.(n-2) по оси Y от сваи cg, Y (n-2) = b [{(n-1) / 2} -2] Расстояние № сваи (n-3) по Y от сваи cg, Y ( n-3) = b [{(n-1) / 2} -3] Расстояние между сваей № (n-4) по оси Y от насадки сваи cg, Y (n-4) = b [{(n-1) / 2} -4] Суммирование квадрата расстояния до сваи в X dir, ∑X = Суммирование квадратов расстояния до сваи в Y dir, ∑Y = Площадь PileCap, Afp = Bpc x Lpc Объем PileCap, Vfp = Afp x hfp Объем TieBeam, Vtb = (btbxhtb) (Dtl-bp) Объем пьедестала, Vpd = (bp x ℓp) (ht + h-hfp) Объем бетона, Vc = Vfp + Vtb + Vpd Вес бетона, Wc = Vc.γc Объем засыпанного грунта, Vs = {(Bpc * Lpc) - (bp * lp)} * (h-hfp) - {(htb * btb) * (Bpc-bp)} Вес засыпанного грунта, Ws = Vs. γs Разд. Модуль сваи № м в направлении X, Zy (m) = ∑X / Xmax (m) Sect. Модуль сваи № (m-1) в направлении X, Zy (m-1) = ∑X / X (m-1) Sect. Модуль сваи № (m-2) в направлении X, Zy (m-1) = ∑X / X (m-2) Sect. Модуль сваи № (m-3) в направлении X, Zy (m-3) = ∑X / X (m-3) Sect. Модуль сваи № (m-4) в направлении X, Zy (m-4) = ∑X / X (m-4) Sect. Модуль сваи № n в направлении Y, Zx (n) = ∑Y / Ymax (n) Sect.Модуль сваи № (n-1) в направлении Y, Zx (n-1) = ∑Y2 / Y (n-1) Sect. Модуль сваи № (n-2) в направлении Y, Zx (n-2) = ∑Y / Y (n-2) Sect. Модуль сваи № (n-3) в направлении Y, Zx (n-3) = ∑Y / Y (n-3) Sect. Модуль сваи № (n-4) в направлении Y, Zx (n-4) = ∑Y2 / Y (n-4) 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

Bpc Lpc Xmax (m) X (m-1) X (m-2) X (m-3) X (m-4) Ymax (n) Y (n-1) Y (n-2) Y (n-3) Y (n-4)

= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =

2,4 2,4 0,6 0 0 0 0 0,6 0 0 0 0 1.44 1,44 5,76 2,304 0,276 0,363 2,943 7,063 3,672 5,51 2,40 0,00 0,00 ...

Присоединяйтесь к StudyMode, чтобы прочитать полный документ

Метод местного проектирования свайных фундаментов

В данной работе делается попытка предложить метод местного проектирования свай на основе результатов испытаний свайной нагрузки для эталонного участка. Такой LPDM просто основан на идентификации трех безразмерных величин, таких как коэффициент мощности CR, коэффициент жесткости SR и коэффициент групповой осадки. Чтобы доказать надежность LPDM, экспериментальные данные, собранные в течение многих лет в Неаполитанской области (Италия), были использованы для получения вышеупомянутых коэффициентов.Затем LPDM был применен в качестве метода предварительного проектирования к трем хорошо задокументированным случаям с применением подходов, основанных на мощности и расчетах (CBD и SBD). Удовлетворительное соответствие между геометрией первоначального проекта свай и геометрией, полученной с помощью LPDM, доказывает, что предложенная методология может быть очень полезной для предварительного проектирования, обеспечивая разумную точность и требуя небольшого количества ручных расчетов.

1. Введение

Проектирование фундаментных систем - это инженерный процесс, который поэтому включает упрощенное моделирование более сложного реального мира.Применительно к свайным фундаментам при проектировании свай всегда учитывается осевая несущая способность одиночной сваи. Среди основных методов оценки значений сопротивления основания агрегата и сопротивления вала агрегата есть методы, основанные на фундаментальных свойствах грунта ( теоретических методов ), таких как угол трения, и методы, основанные на результатах испытаний на месте. ( эмпирических методов ), таких как стандартные тесты на проникновение (SPT) или тесты на проникновение конуса (CPT).Понимание разницы между моделью и реальностью, границ модели и осуществимости различных методов имеет решающее значение.

Теоретические методы состоят в оценке проектных значений следующих выражений: где - эффективное горизонтальное напряжение при разрушении, его оценка является одним из наиболее сложных методов в геотехнической инженерии, и - угол трения грунт-сваи. Горизонтальное эффективное напряжение может быть принято как некоторое отношение вертикального эффективного напряжения, что приводит ко второй форме выражения в уравнении (1).

В уравнении (2) - коэффициент несущей способности, часто принимаемый как функция угла внутреннего трения грунта вблизи вершины сваи, как было предложено в работе Березанцева и др. [1]; - эффективное вертикальное напряжение, действующее на глубине вершины сваи.

Эмпирические методы, основанные на результатах CPT, состоят в оценке следующих эмпирических соотношений: где и - эмпирические коэффициенты, зависящие как от типа грунта, так и от типа сваи, - значение точечного сопротивления CPT, представляющего слой вдоль ствола сваи. , и - среднее значение, измеренное в подходящем интервале глубины вокруг основания сваи.

Для повышения надежности уравнений (3) и (4) данные нагрузочных испытаний экспериментальных свай можно интерпретировать, чтобы получить значения и для эталонного участка, и только для такого конкретного участка, используя вычисленные назад значения вышеуказанные коэффициенты делают расчет сваи более точным.

Хотя за последние десятилетия были сделаны значительные улучшения в понимании процессов, управляющих поведением системы грунт-сваи вплоть до разрушения, недавние статьи [2, 3] демонстрируют, что наша способность оценивать реакцию сваи на нагрузку все еще далека от совершенства. удовлетворительно для практических целей по конкретному проекту.

Орр [3] проанализировал прогнозы, сделанные 15 специалистами-геотехниками в отношении забивных, буронабивных, винтовых свай и свай CFA в различных грунтовых условиях. Прогнозы являются полностью теоретическими в том смысле, что каждый специалист получил все данные, необходимые для прогнозирования реакции сваи, но не было экспериментальных данных для сравнения прогнозов и производительности. По словам автора, наблюдается большой разброс значений предельной вертикальной несущей способности (таблица 1), особенно в отношении монолитных свай (буронабивных, винтовых и CFA).

Аналогичные результаты были получены в случае события международного прогнозирования, стимулированного ISSMGE TC212, результаты которого были обнародованы во время 3 ^rd Боливийской международной конференции по глубоким фондам, проходившей в Санта-Крус-де-ла-Сьерра (Боливия). В данном случае на участке Б. были установлены 3 разные сваи (буронабивные, винтовые и CFA).СТАНДАРТНОЕ ВОСТОЧНОЕ ВРЕМЯ. (Боливийский экспериментальный сайт для тестирования), а затем загружается в случае отказа. Анализ прогнозов [2] показывает, что соотношение между прогнозируемыми максимальными и минимальными значениями (72 прогноза, выполненных 121 человеком) было даже больше, чем указано в таблице 1.

Способ повышения надежности и точности Проектирование свай в локальном масштабе заключается в разработке местных методов проектирования свай (LPDM), которые могут использоваться либо на предварительной стадии, либо на заключительной стадии проектирования, в зависимости от данных (качества и количества), на основе которых они были разработаны .

Целью данной работы является (1) предложить LPDM, основанный на интерпретации результатов испытаний свайной нагрузкой для эталонного участка, (2) описать некоторые истории болезни, расположенные в эталонном участке, и сообщить наиболее актуальные экспериментальные данные, и (3) применить предложенный LPDM к выбранным историям болезни. Будет показано, что LPDM может быть очень полезным для предварительного проектирования фундамента, будучи довольно точным с инженерной точки зрения, несмотря на то, что требует небольшого количества ручных расчетов.

2.Метод локального проектирования свай

Поскольку прогноз реакции сваи на нагрузку зависит от нескольких неопределенностей, программу испытаний свайной нагрузки следует рассматривать как неотъемлемую часть процесса проектирования и строительства. Испытания свай могут относиться к одной из двух категорий: испытания на разрушение пробных свай, чтобы доказать пригодность системы свай и подтвердить проектные параметры, выведенные из исследования площадки, и испытания, проводимые на эксплуатационных сваях, для проверки конструкции. техника и качество изготовления и подтвердить эффективность сваи в качестве элемента фундамента [4].

Испытания на нагрузку на сваи в основном используются для определения предельной несущей способности свай непосредственно по полученной кривой «нагрузка-оседание» или путем ее экстраполяции, а также жесткости системы сваи-грунт при определенной нагрузке. Нагрузочные тесты также предоставляют значительный объем дополнительных данных, которые часто остаются неиспользованными. Тем не менее, такие данные могут быть лучше использованы, как демонстрирует LPDM, предложенный в следующих разделах.

2.1. Коэффициент пропускной способности

Mandolini et al. [5] ввел коэффициент несущей способности, безразмерный параметр, определяемый следующим образом: где предельная осевая несущая способность сваи, полученная по результатам испытаний сваи на нагрузку, делится на вес сваи,.

Предельная нагрузка сваи обычно не определяется четко, исходя из наблюдений за кривой осадки сваи. Простой критерий, который можно использовать для преодоления этой проблемы, - это условно определить как нагрузку, вызывающую смещение головки сваи, равную 10% диаметра основания сваи (как, например, предлагается в Еврокоде 7). Если испытание под нагрузкой было остановлено до того, как головка сваи могла испытать такое смещение, можно получить экстраполяцию кривой нагрузки-осадки; например, может быть применен эмпирический метод Чина [6], который предполагает, что форма кривой нагрузка-оседание является гиперболической.Чтобы получить достоверное значение путем экстраполяции, во время испытания на нагрузку необходимо измерить осадку головки сваи, составляющую не менее 5% диаметра основания сваи.

Коэффициент вместимости CR позволяет сравнивать данные с разных свай (типа и геометрии), принадлежащих одной и той же территории, с точки зрения геологических и геотехнических условий недр. Для данного установленного объема сваи коэффициент вместимости, как и, зависит от типа сваи и типа почвы. Поскольку состояние грунта является фиксированным, ожидается, что на CR сильно повлияет метод установки свай.На предварительном этапе проектирования, среднее значение коэффициентов пропускной способности, полученное для эталонного участка, позволяет спрогнозировать ожидаемое значение. Ясно, что необходимо адекватное количество значений CR, чтобы обеспечить надежную оценку. Поэтому предлагается вычислить коэффициент вариации (CV) популяции CR, чтобы выразить точность.

2.2. Коэффициент жесткости

Mandolini et al. [5] ввел коэффициент жесткости, выраженный следующим образом: где - начальная осевая жесткость грунта-сваи (наклон начальной касательной экспериментальной кривой нагрузки-осадки; для объективной и повторяемой обработки данных можно можно получить как начальную касательную гиперболы, аппроксимированной к первым трем точкам экспериментальной кривой нагрузки-осадки).Его знание важно для прогнозирования ожидаемой осадки одиночной сваи

PPT - НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ РАСЧЕТА И ДЕЙСТВИЯ PowerPoint Presentation

PPT - НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ РАСЧЕТА И ДЕЙСТВИЯ PowerPoint Presentation

Тест на месте в Шэньчжэне

Гранитный остаточный грунт широко распространен на юге Китая и рассматривается как особый грунт. Его конструктивные параметры в буронабивных сваях являются предметом дискуссий из-за отсутствия испытаний на нагрузку на сваи. Обратный анализ испытательных свай - надежное средство изучения геотехнических возможностей гранитного остаточного грунта для проектирования свай. В этом исследовании была проведена серия испытаний на месте, включающая шесть полномасштабных инструментальных испытательных свай в гравийно-гранитном остаточном грунте в Шэньчжэне, чтобы рассмотреть влияние различных методов строительства.Шесть свай были построены с использованием трех различных методов вращательного бурения. В ходе обратного анализа были исследованы два широко используемых метода проектирования: метод SPT и методы эффективного напряжения. Результаты нагрузочных испытаний и тензодатчики были использованы для получения задних аналитических параметров предельного сопротивления вала и предельного сопротивления основания гравийно-гранитного остаточного грунта с помощью этих двух методов проектирования.

1. Введение

Гранитный остаточный грунт представляет собой разложившийся гранит, похожий на почву, с классами выветривания VI, V и IV.Классический «гранитный остаточный грунт» - это выветрившийся гранит VI степени, широко распространенный в тропических и субтропических регионах мира [1–3]. Он наиболее широко распространен в юго-восточном Китае, особенно в провинции Гуандун, провинции Фуцзянь и Специальном административном районе Гонконг (HKSAR). Эти регионы обладают высокой производительностью и большим количеством строительных объектов. Типичная толщина гранитного остаточного слоя грунта в этих регионах составляет 20–35 м, а на некоторых участках может достигать даже 70 м [4–6].В высотных зданиях для поддержки нагрузок обычно используют свайные фундаменты. Таким образом, изучение характеристик гранитного остаточного грунта очень важно при проектировании свай.

Гранитный остаточный грунт обычно классифицируется как илистый песок или песчаный ил в зависимости от гранулометрического состава и в соответствии с Американским обществом испытаний и материалов (ASTM) и Британским институтом стандартов (BSI) [7]. В Китае это обычно считается глиной в соответствии с GB50007 [8] и GB50021 [9].Остаточная гранитная почва также может быть разделена на глинистую почву, песчаную глинистую почву и гравийно-глинистую почву в соответствии с правилами проектирования провинции Гуандун [10]; они соответствуют частицам гравия диаметром более 2 мм, составляющим 0%, 0–20% и> 20%, соответственно.

Предыдущие исследования показали, что гранитный остаточный грунт характеризуется структурным разрушением, вызванным затоплением водой, и ухудшением прочности после нарушения [7, 11, 12]. Поскольку его технические характеристики сильно отличаются от характеристик обычного ила, глины или песка, гранитный остаточный грунт в Китае считается особой почвой.

Буронабивные сваи широко используются в высотных зданиях во всем мире из-за их высокой несущей способности и небольшого шума при строительстве. С 1980-х годов в Южном Китае был проведен ряд исследований, в которых основное внимание уделялось буронабивным сваям в гранитном остаточном грунте и выветрившихся гранитных образованиях. Однако методика расчета несущей способности буронабивных свай в гранитном остаточном грунте до сих пор не разработана.

Согласно китайскому национальному стандарту (JGJ-94 [13]) и местным нормам провинции Гуандун (DBJ-15-31 [10]) и провинции Фуцзянь (DBJ-13-07 [14]) несущая способность Буронабивные сваи в гранитном остаточном грунте можно оценить с помощью индекса текучести I _L , поскольку они рассматриваются как разновидность глины.В местном стандарте Шэньчжэня (SJG01-2010) независимо предложен метод расчета несущей способности сваи в гранитном остаточном грунте с учетом I _L [15]. В SJG01 были предложены параметры гравийного, песчаного и глинистого гранитного остаточного грунта, соответственно, и более высокое сопротивление было предложено для более высокого содержания частиц гравия.

Методы испытаний на эффективное напряжение и стандартное проникновение (SPT) являются наиболее часто используемыми методами для проектирования свай в другой стране [16, 17] и обычно используются для проектирования свай в гранитном остаточном грунте в Гонконге и Сингапуре [6, 18–21].Эти два метода учитывают вертикальное эффективное напряжение и количество ударов SPT N , соответственно, в полуэмпирических формулах для сопротивлений вала сваи и основания.

В методе эффективного напряжения среднее вертикальное эффективное напряжение является основным параметром расчета [19, 20]. Коэффициент вводится для представления отношения между сопротивлением ствола сваи (или сопротивлением основания) и вертикальным эффективным напряжением. представляет собой комплексный коэффициент, на который влияет множество факторов, таких как плотность грунта на стороне сваи, угол внутреннего трения на границе сваи и грунта, процесс строительства и материал сваи [22–24].Ng et al. [19] предложили типовые значения для буронабивных свай в гранитном сапролите, построенных различными методами: 95% доверительный интервал составляет 0,2–0,4 для свай, построенных методом захвата / бурения с обратной циркуляцией (RCD) под водой с / без временной обсадной колонны, 0,4–0,8 для сваи после строительства залиты захватом под водой с временной обсадной колонной, и 0,1–0,2 для свай, построенных методом УЗО под бентонитом. Fellenius et al. [20] предложил = 1,0 для сопротивления вала и = 16 для сопротивления основания с учетом остаточной нагрузки.

Метод SPT - еще один наиболее часто используемый для оценки несущей способности сваи. Для буронабивных свай в гранитном остаточном грунте Инженерно-геологическое бюро (GOE) [6] предложило сопротивление вала = 0,8–1,4 Н для осадки сваи / грунта примерно на 1% от диаметра сваи и сопротивления основания 6–13 N на осадку 1% диаметра сваи. Ng et al. [19] предложили следующие соотношения: 0,6–1,3 для свай, сооружаемых под водой, 0,6–4,1 для свай, залитых после цементации, и 0.0–1,3 для свай, построенных из бентонита. Чанг и Бромс [21] сообщили о соотношении от 0,7 до 4 и предложили = 2 N для проектирования буронабивных свай, сооружаемых в остаточном грунте в Сингапуре.

Хотя некоторые исследования были сосредоточены на несущей способности буронабивных свай в фундаментах из гранитного остаточного грунта, все же необходимы дальнейшие исследования. Например, хотя китайские спецификации рекомендуют формы метода I _L [10, 13, 15] и параметры расчета для гравийных, песчаных и глинистых гранитных остаточных грунтов, соответственно, предложены не были. для СПД и эффективных стресс-методов.GEO, Ng et al. И Chang and Broms предложили коэффициенты для методов SPT и эффективного напряжения; однако гранитный остаточный грунт не был дополнительно классифицирован в их исследованиях, и эти коэффициенты все еще нуждаются в подтверждении для Шэньчжэня. Кроме того, способ строительства очень сильно влияет на несущую способность свай. Браун [25], Чанг и Чжу [26], а также Нг и др. [19] представили конструкционные коэффициенты для сопротивления вала, но конструкционный коэффициент для сопротивления основания все еще требует дальнейшего изучения.

Вращательное бурение применялось для проходки буронабивных свай (пробуренных стволов) на протяжении десятилетий и широко применяется в Китае. Обычно это выполняется с помощью методов опоры ствола скважины, таких как продвинутая вперед обсадная колонна, бентонитовая суспензия и вода. Характеристики гранитного остаточного грунта в буронабивных сваях, сооружаемых вращательным бурением, все еще требуют дальнейшего изучения.

Хотя некоторые исследования были сосредоточены на несущей способности буронабивных свай в фундаментах из гранитного остаточного грунта, необходимы дальнейшие исследования.В китайских спецификациях рекомендуются формы метода I _L [10, 13, 15]; однако, значение I _L остаточного гранитного грунта трудно измерить точно. Следовательно, китайская инженерная практика нуждается в эффективных методах напряжения и SPT, таких как альтернативные методы проектирования и дополнения к методу I _L при проектировании буронабивных свай в области остаточного гранитного грунта. Кроме того, гранитный остаточный грунт далее классифицировался как гравийный, песчаный и глинистый гранитный остаточный грунт в китайской инженерной практике, а гравийно-гранитный остаточный грунт имеет более высокую несущую способность [15].Параметры метода SPT и эффективных напряжений должны быть дополнительно исследованы, особенно для гравийно-гранитного остаточного грунта с более высоким содержанием гравия. Кроме того, способ строительства сильно влияет на несущую способность свай [19, 25, 26]. Конструктивный коэффициент для различных методов роторного бурения в гравийно-гранитных остаточных грунтах также требует дальнейшего изучения.

В данном исследовании была проведена серия экспериментов по изучению сопротивления ствола сваи и сопротивления основания сваи буронабивных свай вращающимся бурением в гравийно-гранитном остаточном грунте (который может быть классифицирован как илистый песок согласно ASTM D2487 [27]), включая шесть обследованных скважин с SPT и скважинными пробами.Проведена серия лабораторных испытаний для сооружения шести полноразмерных испытательных свай. Три из свай были построены с использованием суспензией подпорной стенкой, три были построены с обсадной колонной передовых вперед, и все испытательные сваи были встроены с датчиками стали бара напряжения. Шесть тестовых свай были подвергнуты испытанию на статическую нагрузку. Результаты были использованы для обратного анализа предельных сопротивлений вала и основания этих свай, а также были изучены параметры гранитного остаточного грунта с помощью методов SPT и эффективных напряжений.Затем было рассмотрено влияние способа строительства на вертикальную несущую способность буронабивных свай в гранитном остаточном грунте.

2. Материалы и методы

2.1. Схема испытаний

Испытательный полигон находился в Шэньчжэньском институте контроля над наркотиками на улице Кеджи Мидл 1-й, район Наньшань, Шэньчжэнь, Китай, как показано на рис. 1. В центре каждой испытательной сваи было построено шесть буронабивных свай, и SPT Метод был выполнен на шести скважинах. На рис. 2 показан вид сверху свай и скважин.